【2026 机器人模块大赛】11 +基于MPS的智能家居六能交互机器人+作品提交

sdcwhy · 2026 年7 月 26 日 08:15

一. 作品简介（100-200字）

这一款能说话、能行走、能拾音、能看懂、能跟随、智能机器人。可以用来当做日常陪伴，具备物联网功能，能够控制家里的智能家居设备等。采样模块化设计原则，可以后期添加自定义模块，比如头部的FOC模组（基于MPS芯片的STM32模组）、前面的小智模组（ESP32S3模组）、底部的行走模组（树莓派），这三个模组都能独立运行！而且头部上盖可以替换其他接口，并预留了滑环线路，比如接舵机、步进电机等方便添加其他功能。

（1）作品名称、作者（MPS用户名）、作品照片；

作品名称：基于MPS的智能家居六能交互机器人

作者：sdcwhy

作品照片：

来个跳舞模式展示

来个雷达扫描

（2）作品功能介绍；

这是一款基于MPS的智能机器人，内置小智AI，具备语音对话聊天功能、运动控制功能，能够通过语音、WebUI进行控制，能通过机器人查看、控制家庭设备。

（3）物料清单及简介，如使用的板卡、芯片、模块等。

1. MPS 核心芯片组（控制板）

表格

芯片型号	类型	数量	核心功能
MPM3519	同步降压电源芯片	1	宽压输入大电流稳压，整机供电
MP6540H	三相 BLDC 驱动芯片	1	内置三相半桥，驱动无刷电机
MA600A	TMR 磁角度传感器	1	SPI 读取转子绝对角度，FOC 位置反馈
MCS1805	隔离霍尔电流传感器	1	相电流采样，电流闭环、过流保护

PCB实物图

2. 主控与计算单元

表格

物料名称	规格型号	数量	功能说明
主控核心板	STM32F103C8T6	1	FOC 无刷电机实时控制，对接全套 MPS 芯片
网关主控	树莓派 4B 4GB	1	行走控制、WebUI、MQTT 网关、串口桥接
语音模组	小智 AI ESP32-S3 开发板	1	语音唤醒、ASR 识别、TTS 播报、MQTT 输出
HAOS 中枢	树莓派 4B 8GB	1	智能家居核心控制设备

3. 运动执行与外设

表格

物料名称	规格	数量	说明
无刷电机	2804 直流无刷	1	取料执行机构
减速电机	N20 6V 100rpm	4	底盘四轮行走
直流电机驱动	L298N 双路	2	驱动四路 N20 电机
超声波模块	HC-SR04	1	避障测距，20cm 安全阈值
滑环	微型帽式滑环	1	头部旋转供电与信号
电池模组	24V 5A 锂电池组	1	整机供电

二.系统框图

【设计思路】
项目采用四层分布式解耦架构，自上而下分为语音交互层、决策网关层、实时控制层、执行硬件层。 STM32专注8kHz实时FOC电机控制，树莓派负责行走、WebUI、MQTT物联网转发，小智AI提供语音入口，最终接入HAOS家庭中枢实现全屋联动。

【系统软硬件介绍】

【软件数据流实现框图】

【WebUI界面】

【HAOS界面】

三. 各部分功能说明
（一）MPS无刷控制板及STM32

核心职责：高精度实时FOC磁场定向控制，不涉及上层业务，纯电机实时控制。

MPM3519：宽压输入大电流降压，为整套控制板稳定供电

MP6540H：三相半桥驱动，接收SVPWM信号放大驱动电机

MA600A：SPI读取转子绝对角度，位置/速度闭环反馈源

MCS1805：隔离采样相电流，电流闭环+过流保护

6种控制模式：

模式0 速度开环 | 模式1 位置开环 | 模式2 电流开环

模式3 速度闭环 | 模式4 位置闭环 | 模式5 电流闭环

安全机制：电压斜坡缓启动、堵转检测、电流零点自动校准、nFault故障捕获

（二）树莓派4B
核心职责：承上启下的网关中枢，行走控制+人机交互+物联网转发。

行走控制：GPIO驱动四路N20电机，前后左右差速转向

超声波避障：20cm安全阈值，前进时实时监测，遇障自动停车

自动探索：独立线程运行，遇障转向、四面受困后退算法

串口桥接：双向透传STM32的FOC指令与状态回显

Web可视化：Flask深色控制面板，快捷指令+双日志实时刷新

MQTT网关：对接HAOS，语音指令下发、机器人状态上报

（三）小智AI语音头部

核心职责：自然人机交互入口，语音控制机器人+智能家居。

语义解析后通过MQTT下发指令到树莓派

支持两类指令：机器人运动类、家居设备控制类

TTS语音播报机器人状态、操作结果、告警信息

滑环供电支持头部360°旋转，线材不缠绕

（四）HAOS家庭中枢
核心职责：全屋物联网中枢，机器人融入智能家居生态。
MQTT Broker服务端，统一消息中转
远程查看机器人运行状态、下发指令

四. 作品源码
程序.zip (1.7 MB)

五. 作品功能演示视频
【基于MPS的智能家居六能交互机器人】项目提交视频

六. 项目总结
【总结】
项目从芯片选型到整机联调历时两个多月，项目选定四款 MPS 核心芯片作为硬件基础，分别覆盖电源、驱动、位置反馈、电流反馈四大核心环节。我是第一次设计PCB，其中原理图与 PCB 设计后进行首轮打样，发现PCB短路无法使用。然后又进行了PCB设计，共4次打样，调试过程中遇到电源输出异常问题：MPM3519 设置输出 12V，但实际输出在 3~6V 波动，反馈引脚 FB 电压仅 0.2V 左右。经排查与社区大佬指导，最终定位为”VCC 引脚遗漏 1uF 去耦电容”，补焊电容后电源输出立即恢复正常，验证了 MPS 电源芯片对供电引脚滤波的严格要求。
本项目从零开始完成了硬件设计、算法开发、结构组装、智能联动的完整开发流程，深度验证了 MPS 系列芯片在机器人运动控制场景的优异性能，同时构建了 “感知 - 决策 - 执行 - 交互” 完整的机器人技术体系。
后续可从三个方向继续优化：一是优化机械结构与外观设计，提升整机集成度与美观度；二是增加更多环境传感器，拓展机器人的自主导航与场景识别能力；三是深化 HAOS 自动化规则，实现更多家居场景下的机器人自动任务，让作品从演示原型向实用化进一步迈进。